通过识别可穿戴设备是否佩戴控制功能启闭的方法与装置与流程

本发明涉及一种可穿戴设备控制方法与装置，特别是涉及一种通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法与装置以及包含该装置的可穿戴设备。

背景技术：

可穿戴设备一般体积小，无法放下大容量的电池。要延长续航时间，最有效的方法就是降低产品功耗。在保证产品续航时间的前提下，产品功耗降下来了，产品体积也可以相应缩小。对于设计小巧轻便的产品，降低功耗是重中之重。降低功耗有多种办法，其中根据使用场景，选择某些功能的开启和关闭时间，减少不必要的能量消耗，是一种有效降低功耗的方法。

为此，提出了一种利用加速度传感器或者振动弹片，来检测可穿戴设备是否被触碰或移动。一旦发现可穿戴设备被触碰或移动，就开启其他功耗大的功能，例如血压测量，温度测量，动作识别等。该方法虽然反应快，但容易误判。例如一个ppg心率手环放在桌子上或者床上，如果用户不小心碰了一下，手环就马上亮起led进行心率测量，一方面耗电，另一方面打扰别人。再例如，如果用户睡觉的时候没有佩戴ppg心率手环，却把手环放在枕头边以便起床的时候看时间，那么在用户睡觉转身或者半夜在床上翻转的时候，枕头边的手环突然亮起灯来，这是十分不友好的体验。

因此，需要一种新的控制可穿戴设备相关功能是否启闭的方法，在功耗较大的功能执行完之后，可自动关闭，从而实现产品整体功耗的降低。另外，在启用功耗较大的功能时，能够避免误动作。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法与装置以及包含该装置的可穿戴设备。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下：

按照本发明实施例的第一方面，提供一种通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法，包括：采集步骤，用于通过可穿戴设备中的三轴加速度传感器以第一采样频率采集加速度数据；姿态判断步骤，根据采集的加速度数据判断设备是否处于表示未被佩戴的特定姿态；以及控制步骤，用于在判断设备被佩戴时，控制设备的相关功能启动；和/或在判断设备未被佩戴时，关闭设备的相关功能。

按照一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法还包括姿态确认步骤，用于在采集的加速度数据不满足设备处于特定姿态的情况下，在预定的第一时间窗口期，以大于第一采样频率的第二采样频率进行加速度的采集，并对第一时间窗口期内的每个采样点进行统计，当不满足特定姿态要求的比例大于等于第一阈值时，确定设备已被佩戴或者正准备被佩戴；当在第一时间窗口期内满足特定姿态要求的比例大于等于第二阈值时，确定设备被误触动，三轴加速度传感器返回第一采样频率。

按照再一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法还包括波动信号检测步骤，用于通过可穿戴设备中的ppg心率传感器检测周期性波动的光信号；其中在检测到满足要求的周期性波动的光信号时，确认设备被佩戴，启动设备的相关功能。

按照另一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法还包括姿态再确认步骤，用于在不能检测到周期性波动的光信号的情况下，在预定的第二时间窗口期进行加速度的采集，并对第二时间窗口期内的每个采样点进行统计，当满足特定姿态要求的比例大于等于第三阈值时，确定设备被脱下，三轴加速度传感器返回第一采样频率；否则，做出无法测量的提示。

按照本发明实施例的第二方面，还是提供一种通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法，包括：波动信号检测步骤，用于通过可穿戴设备中的ppg心率传感器检测周期性波动的光信号；以及控制步骤，用于在检测到满足要求的周期性波动的光信号时，确认设备被佩戴，控制设备的相关功能启动；和/或在确认设备未被佩戴时，关闭设备的相关功能。

按照又一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法还包括姿态再确认步骤，用于在不能检测到周期性波动的光信号的情况下，在预定的第二时间窗口期进行加速度的采集，并对第二时间窗口期内的每个采样点进行统计，当满足特定姿态要求的比例大于等于第三阈值时，确定设备被脱下，三轴加速度传感器返回第一采样频率；否则，做出无法测量的提示。

按照本发明实施例的第三方面，提供一种通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置，包括：采集模块，用于通过可穿戴设备中的三轴加速度传感器以第一采样频率采集加速度数据；姿态判断模块，根据采集的加速度数据判断设备是否处于表示未被佩戴的特定姿态；以及控制模块，用于在判断设备被佩戴时，控制设备的相关功能启动；和/或在判断设备未被佩戴时，关闭设备的相关功能。

按照一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置还包括姿态确认模块，用于在采集的加速度数据不满足设备处于特定姿态的情况下，在预定的第一时间窗口期，以大于第一采样频率的第二采样频率进行加速度的采集，并对第一时间窗口期内的每个采样点进行统计，当不满足特定姿态要求的比例大于等于第一阈值时，设备已被佩戴或者正准备被佩戴；当在第一时间窗口期内满足特定姿态要求的比例大于等于第二阈值时，确定设备被误触动，三轴加速度传感器返回第一采样频率。

按照再一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置还包括波动信号检测模块，用于通过可穿戴设备中的ppg心率传感器检测周期性波动的光信号；其中在检测到满足要求的周期性波动的光信号时，确认设备被佩戴，启动设备的相关功能。

按照另一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置还包括姿态再确认模块，用于在不能检测到周期性波动的光信号的情况下，在预定的第二时间窗口期进行加速度的采集，并对第二时间窗口期内的每个采样点进行统计，当满足特定姿态要求的比例大于等于第三阈值时，确定设备被脱下，三轴加速度传感器返回第一采样频率；否则，做出无法测量的提示。

按照本发明实施例的第四方面，还是提供一种通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置，包括：波动信号检测模块，用于通过可穿戴设备中的ppg心率传感器检测周期性波动的光信号；以及控制模块，用于在检测到满足要求的周期性波动的光信号时，确认设备被佩戴，控制设备的相关功能启动；和/或在判断设备未被佩戴时，关闭设备的相关功能。

按照又一个实施例，所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置还包括姿态再确认模块，用于在不能检测到周期性波动的光信号的情况下，在预定的第二时间窗口期进行加速度的采集，并对第二时间窗口期内的每个采样点进行统计，当满足特定姿态要求的比例大于等于第三阈值时，确定设备被脱下，三轴加速度传感器返回第一采样频率；否则，做出无法测量的提示。

按照本发明实施例的第五方面，提供一种可穿戴设备，包括按照本发明实施例的第三方面或第四方面所述的装置。

按照本发明实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法与装置以及可穿戴设备，可降低误触发，降低产品功耗。

下面将结合附图并通过实施例对本发明进行具体说明，其中相同或基本相同的部件采用相同的附图标记指示。

附图说明

图1按照本发明一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法的示意性流程图；

图2按照本发明另一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法的示意性流程图；

图3示出了按照本发明一个实施例的可穿戴设备的一种特定姿态；

图4示出了手环佩戴在手上时ppg传感器检测到的具有周期性波动的光信号时域波形图

图5是图4对应的频域波形图；

图6示出了手环放置在桌面上时无障碍物的情况下ppg传感器检测到的时域波形图；

图7是图6对应的频域波形图；

图8示出了是手环缠绕在没有血液流动的物体上时ppg传感器贴着障碍物检测到的时域波形图；

图9是图8对应的频域波形图；

图10是按照本发明一个实例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的过程的示意性流程图；

图11是按照本发明一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置的示意性结构框图；以及

图12是按照本发明又一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置的示意性结构框图。

具体实施方式

如图1所示，是按照本发明一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法的示意性流程图，主要包括：采集步骤100，姿态判断步骤102，以及控制步骤110；在其他实施例中，还可选地包括：姿态确认步骤104，波动信号检测步骤106，和/或姿态再确认步骤108。

如图2所示，是按照本发明另一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的方法的示意性流程图，主要包括：波动信号检测步骤106，以及控制步骤110；在其他实施例中，还可选地包括姿态再确认步骤108。

本发明实施例所涉及的可穿戴设备可以为手环、手表、耳机、眼镜等等，下面以ppg心率手环为例对上述步骤进行详细说明。

手环配有三轴加速度传感器，在采集步骤100中，通过可穿戴设备中的三轴加速度传感器以第一采样频率采集加速度数据。

在姿态判断步骤102中，根据采集的加速度数据判断设备是否处于表示未被佩戴的特定姿态。其中可以通过三轴加速度的数值来判断手环处于何种姿态，进而判断手环是否静止放置在某处，从而识别用户是否佩戴了手环。由于手环的特殊设计，手环放置在桌面的时候，总会有某些姿态是特别容易出现的，定义为“特定姿态”。如图3所示，最容易出现的状态是显示屏正面301与桌面成一固定夹角，腕带边沿303与桌面接触，假设处于此状态时，三轴加速度传感器输出的数值分别为x1、y1、z1，那么以后当三轴加速度传感器采集到的数据x、y、z分别满足|x-x1|<xthd、|y-y1|<ythd、|z-z1|<zthd时，即可判定手环处于该“特定姿态”；同理，把手环旋转180度，使原先没有接触桌面的一边腕带边沿与桌面接触，上述情况也成立，此时可以记录满足该“特定姿态”的另一组数值为x2、y2、z2。当三轴加速度传感器采集到的数据x、y、z分别满足|x-x2|<xthd、|y-y2|<ythd、|z-z2|<zthd时，判定手环处于该“特定姿态”。上面只是举例，如果还有其他表示手环未被佩戴的“特定姿态”，也可以继续补充完善，不限定于两个姿态，此处只取两个最典型的姿态进行说明。其中xthd、ythd、zthd为特定姿态的误差检测范围，一般来说，其取值应该保证测量到的姿态与设定的姿态偏移不大于15度，主要是要兼容参数设计时使用的桌面跟用户实际放置手环的平面不会完全处于同一水平面，以提高“特定姿态”检测的容错范围。

如果手环静止放置在桌面上，并且采集的三轴加速度数据满足“特定姿态”的要求，此时三轴加速度传感器以一个较低的采样率（即第一采样率）进行加速度的采集。按照一个实施例，其中第一采样率可设为0.5hz或左右，低采样率可以降低功耗。

在姿态确认步骤104中，当采集到的加速度数据不满足“特定姿态”的要求时，三轴加速度传感器切换到一个较高的采样率（即第二采样率），以更快的频率对手环的姿态进行判断。并且，可设定一个用于姿态确认的第一时间窗口期t1，在该第一时间窗口期内对每个采样点进行统计，当不满足“特定姿态”要求的比例大于等于第一阈值时，认为用户已经佩戴手环或者正准备佩戴手环，可以开启心率传感器等进行下一步的判断，或者直接开启某些相关功能，如来电提醒，闹钟等。当第一时间窗口期内满足“特定姿态”要求的比例大于等于第二阈值时，认为手环只是被误触动，用户并无佩戴手环的打算，三轴加速度传感器返回低采样率即第一采样率。按照一个实施例，其中第二采样率可设为10hz或其左右，高采样率可以提高姿态判断的准确性；另外，第一时间窗口期t1为经验值，可选为连续的5秒或其左右；第一阈值也为经验值，通过试验统计可选为80%或其左右比较适当；第二阈值也为经验值，通过试验统计可选为90%或其左右比较适当。

在波动信号检测步骤106中，通过可穿戴设备中的ppg心率传感器检测周期性波动的光信号。ppg心率传感器主要由led和pd（光敏传感器）两部分组成，led发射特定波长的光，当光照透过皮肤组织然后再反射到pd时光照产生一定的衰减。在测量部位没有大幅度的运动的情况下，像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收是基本不变的。但是血液不同，由于血液在血管里的流动，某一位置的血管容积会发生变化，那么对光的吸收相应也有所变化。当把光转换成电信号时，正是由于血管对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变，得到的信号就可以分为直流dc信号（可以认为是反射信号的强度）和交流ac信号（可以认为是反射信号的变化量）。提取其中的ac信号，就能反映出血液流动的特点。如果用户佩戴着手环，pd检测到满足要求的周期性波动的光信号，此时可以进一步开启其他相关功能，如体温测量，血压测量等；如果pd没有能够检测到满足要求的周期性波动的光信号，则可进一步判断用户是戴上了手环但测不到心率；还是已经脱下了手环。

在姿态再确认步骤108中，在不能检测到周期性波动的光信号的情况下，在预定的第二时间窗口期进行加速度的采集，并对第二时间窗口期内的每个采样点进行统计。当满足特定姿态要求的比例大于等于第三阈值时，确定设备被脱下，三轴加速度传感器返回第一采样频率；否则，做出无法测量的提示。具体来说，在pd没有能够检测到满足要求的周期性波动的光信号的时候，设定一个判断窗口t2（即预定的第二时间窗口期），t2内三轴加速度传感器采集到的采样点满足“特定姿态”的比例大于等于第三阈值时，认为用户已经脱下手环。否则，将保持心率传感器打开，持续监测pd能否采集到满足要求的周期性波动的光信号，如满足，则计算周期性波动的光信号的频率，从而算出心率值并在手环界面上显示，不满足则在手环界面上做出无法测量的提示，提醒用户重新佩戴。其中t2为经验值，在一个实施例中，可以设为60秒或其左右；第三阈值也为经验值，在一个实施例中，可以设为100%。

关于周期性波动的光信号识别过程如下所述。图4是手环佩戴在手上时，ppg传感器测到的具有周期性波动的光信号时域波形图，图5是图4对应的频域波形图。图6是手环放置在桌面时，ppg传感器前无障碍物的情况下，ppg传感器采集到的时域波形图，图7是图6对应的频域波形图。图8是手环缠绕在没有血液流动的物体上时，ppg传感器贴着障碍物采集到的时域波形图，图9是图8对应的频域波形图。上述时域波形图横轴是时间，图中每个点的间隔是1/25s（也就是传感器以25hz的采样率进行数据采集），纵轴是幅度。频域波形图的横轴为bin值，相邻两个bin值的间隔对应了频率的间隔，bin值对应了频率值。频率轴的频率间隔或分辨率，取决于采样频率fs（对原始信号采样的频率）和数据记录的数量nr（对时域进行傅里叶转换时的采样点数）。

频率f与bin值的换算关系为：f=bin×(fs/nr)；

根据某个频率值换算成心率值：hr=f×60；

本实施例中，nr为512，fs为25hz。

从时域波形可以看出，手环佩戴在手上的时候每个波的幅度较高，并且幅值相对稳定，间隔具有一定的周期性。为了方便判断，对时域波形进行傅里叶变换，在时域上有周期性的波动，并且幅值相对较大的话，在频域波形上，就会在对应的频率有幅度较大的峰值出现。可以更明显的看出，佩戴在手上的时候，频域最大峰的峰值要比其他两种情况的要高。通过对最大峰幅度的限制，就可以识别出手环是否佩戴在手上。在一个实施例中，可以把频域最大峰大于1200的时候，判断为采集到满足要求的周期性波动的光信号。其中1200为经验值，取值考虑到尽可能区分戴在手上和其他情况。

在控制步骤110中，在判断设备被佩戴时，控制设备的相关功能启动。其中所述的相关功能包括但不限于例如体温测量、血压测量、来电提醒、闹钟等等。在另一实施例中，控制步骤110还可以包括在确定手环未被佩戴时，关闭心率传感器，把三轴加速度传感器采样率改成第一采样率，以及也可将其关闭在手环佩戴期间开启的其他相关功能。

上述实施例中的步骤虽然是按照一定的顺序描述的，但这并不是限制，仅仅是为了描述方便。例如在一个实施例中，波动信号检测步骤106与控制步骤110的顺序可以颠倒。

如图10所示，是按照本发明一个实例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的过程的示意性流程图。在框1001，以第一采样频率采集加速度（即步骤100）；然后进入框1003，判断设备是否处于特定姿态（即步骤102），如果确定处于特定姿态，则返回框1001；否则，进入框1005，以第二采样频率采集加速度数据，接着进入框1007，统计第一时间窗口期t1时间内的加速度采样值分布，并在框1009判断不处于特定姿态的比例是否大于等于阈值1（即第一阈值）；如果为否，则进入框1011，判断处于特定姿态的比例是否大于等于阈值2（即第二阈值）（即步骤104）；如果为否，则返回框1005，如果为是，则返回框1001。如果在框1009判断不处于特定姿态的比例大于等于第一阈值，则进入框1013，开启设备的某些相关功能（即步骤110）。

随后，进入框1015，检测周期性波动信号（即步骤106）。在框1017，判断周期性波动信号是否满足要求，如果不满足，则进入框1019，提示佩戴异常并统计第二时间窗口期t2时间内的加速度采样值分布；在框1021，判断处于特定姿态的比例是否大于等于阈值3（即第三阈值）（即步骤108）；如果是，则进入框1023，关闭心率传感器并关闭相关功能，然后返回框1001；如果否，在返回框1015，再次检测周期性波动信号。如果在框1017，判断周期性波动信号满足要求，则进入框1025，计算心率并可开启其他相关功能（即步骤110）。

如图11所示，是按照本发明一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置1100的示意性结构框图，主要包括：采集模块1101，姿态判断模块1103，以及控制模块1111；在其他实施例中，还可选地包括：姿态确认模块1105，波动信号检测模块1107，和/或姿态再确认模块1109。其中，

﹣采集模块1101用于执行步骤100，该模块可通过可穿戴设备中的处理器、以及在处理器控制下的三轴加速度传感器等来实现，用于以第一采样频率采集加速度数据；

﹣姿态判断模块1103用于执行步骤102，该模块可通过可穿戴设备中的处理器、存储器等来实现，用于根据采集的加速度数据判断设备是否处于表示未被佩戴的特定姿态；

﹣姿态确认模块1105用于执行步骤104，该模块可通过可穿戴设备中的处理器、定时器、存储器、以及三轴加速度传感器等来实现，用于在采集的加速度数据不满足设备处于特定姿态的情况下，在预定的第一时间窗口期，以大于第一采样频率的第二采样频率进行加速度的采集，并对第一时间窗口期内的每个采样点进行统计，当不满足特定姿态要求的比例大于等于第一阈值时，确定设备已被佩戴或者正准备被佩戴；当在第一时间窗口期内满足特定姿态要求的比例大于等于第二阈值时，确定设备被误触动，三轴加速度传感器返回第一采样频率；

﹣波动信号检测模块1107用于执行步骤106，该模块可通过可穿戴设备中的处理器、ppg传感器等来实现，用于检测周期性波动的光信号；

﹣姿态再确认模块1109用于执行步骤108，该模块可通过可穿戴设备中的处理器、定时器、存储器、以及三轴加速度传感器等来实现，用于在不能检测到周期性波动的光信号的情况下，在预定的第二时间窗口期进行加速度的采集，并对第二时间窗口期内的每个采样点进行统计，当满足特定姿态要求的比例大于等于第三阈值时，确定设备被脱下，三轴加速度传感器返回第一采样频率；否则，做出无法测量的提示；以及

﹣控制模块1111用于执行步骤110，该模块可通过可穿戴设备中的处理器等来实现，用于在判断设备被佩戴时，控制设备的相关功能启动；和/或在判断设备未被佩戴时，关闭设备的相关功能。

如图12所示，是按照本发明另一个实施例的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置1200的示意性结构框图，主要包括：波动信号检测模块1107，以及控制模块1111；在其他实施例中，还可选地包括姿态再确认模块1109。其中，

﹣波动信号检测模块1107用于执行步骤106，该模块可通过可穿戴设备中的处理器、ppg传感器等来实现，用于检测周期性波动的光信号；

﹣姿态再确认模块1109用于执行步骤108，该模块可通过可穿戴设备中的处理器、定时器、存储器、以及三轴加速度传感器等来实现，用于在不能检测到周期性波动的光信号的情况下，在预定的第二时间窗口期进行加速度的采集，并对第二时间窗口期内的每个采样点进行统计，当满足特定姿态要求的比例大于等于第三阈值时，确定设备被脱下，三轴加速度传感器返回第一采样频率；否则，做出无法测量的提示；以及

﹣控制模块1111用于执行步骤110，该模块可通过可穿戴设备中的处理器等来实现，用于在判断设备被佩戴时，控制设备的相关功能启动；和/或在判断设备未被佩戴时，关闭设备的相关功能。

上述实施例所述的通过识别可穿戴设备是否佩戴来控制相关功能启闭的装置，可通过软件、硬件、固件或其结合，实现在各种可穿戴设备中，例如手环、手表、耳机、眼镜等等，对此本领域普通技术人员来说容易理解，在此不做详述。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，例如将上述实施例中的一个步骤或模块分为两个或更多个步骤或模块来实现，或者相反，将上述实施例中的两个或更多个步骤或模块的功能放在一个步骤或模块中来实现。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语，例如“第一”、“第二”等等，并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等等，表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。